DE3312063A1 - SHIP INTEGRATED ENGINE PROPELLER - Google Patents
SHIP INTEGRATED ENGINE PROPELLERInfo
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Description
Licentia Patent-Vertjaltungs-GmbH PTL-HH/Sa/marLicentia Patent-Vertjaltungs-GmbH PTL-HH / Sa / mar
Theodor-Stern-Kai 1 HH 83/02Theodor-Stern-Kai 1 HH 83/02
D-6000 Frankfurt 70D-6000 Frankfurt 70
"Schiffsintegrierter Motarprapeller""Ship-integrated motor prapeller"
Die Erfindung betrifft einen elektrisch angetriebenen Propeller für Wasserfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.The invention relates to an electrically driven propeller for watercraft with the features of the generic term des Claim 1.
Ea sind Motorpropeller bekannt, bei denen der Propeller in einer Düse läuft, die um den Umfang verteilt die Statoruicklung aufnimmt. Die Flügelenden des Propellers sind über eine Gurtung miteinander verbunden. In die Gurtung sind, ebenfalls über den Umfang verteilt, Permanentmagnete zur Erregung des Motors eingesetzt. Ein derartiger Motorpropeller ist in der DE-Anmeldung P 32 46 730.3 beschrieben und bringt eine wesentliche Idirkungsgradverbesserung gegenüber Antrieben mit sich, die von der Propellernabe angetrieben werden (vergl. DE-PS GBB 11*»).Ea motor propellers are known in which the propeller in a nozzle that distributes the stator winding around the circumference records. The wing tips of the propeller are connected to one another by a strap. In the straps are, too Distributed over the circumference, permanent magnets used to excite the motor. Such a motor propeller is in the DE application P 32 46 730.3 described and brings an essential Efficiency improvement compared to drives with itself, which are driven by the propeller hub (see DE-PS GBB 11 * »).
Es ist weiterhin bekannt, daß eine V/p.rminderung der Drehzahl eines Propellers auf beispielsweise 5B U/min bei einer Durchmesservergrößerung auf 9 m zu einer UirkungsgradverbesserungIt is also known that a V / p.rreduction of the speed of a propeller to, for example, 5B rpm with an enlarged diameter to 9 m to an efficiency improvement
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ναη ca. 15 % führt (vergl. STG-Jahrbuch 1980, Seiten 130 ff). Wegen des bei Schiffen herkömmlicher Bauart gegebenen Konstruktianstiefganges ist eine Vergrößerung des Propellerdurchmessers auf optimale Werte meistens nicht möglich. Insbesondere sind dann Brenzenzu beachten, uienn das Schiff bestimmte Fahrtrouten mit vorgegebenen üJassertiefen befährt.ναη approx. 15 % leads (see STG yearbook 1980, pages 130 ff). Due to the structural draft in ships of conventional design, increasing the propeller diameter to optimal values is usually not possible. In particular, it is important to pay attention to the fact that the ship is traveling on certain routes with predetermined water depths.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist daher darin zu sehen, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der ein optimaler Prapulsionsgütegrad bei maximalen Propellerabmessungen erreicht uird.The object on which the invention is based is therefore therein to see an arrangement of the type described above create, with which an optimal preparation grade with maximum Propeller dimensions are reached.
Diese Aufgabe uiird erfindungsgemäß durch die im Hennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. 15According to the invention, this task is carried out by the Hennzeichen of claim 1 specified features solved. 15th
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Developments of the invention are in the subclaims marked.
Die Anordnung nach der Erfindung bringt wesentliche V/orteile mit sich. Wird die Statoruicklung in das an den Motorpropeller angepaßte Hinterschiff gelegt, so ist eine maximale Durchmesserausnutzung des Propellers gegeben. Eine uieitere Verbesserung der Effektivität kann erreicht werden, uienn die Schiffsaußenhaut, die bei einem Zuei-Schraubenschiff den Prapellermotor mehr als 50 % umgibt, zu einem Tunnel ausgebildet lüird. Dieser Teiltunnel kann durch einen Düsenring geschlossen uierden. Durch Wegfall der Wellenhase und der üJellenleitung und entsprechende Ausgestaltung des Hinterschiffes uird eine gleichmässige Anströmung erzielt. Dadurch idird der Gesamtpropulsionsgutegrad gesteigert.The arrangement according to the invention has significant advantages. If the stator winding is placed in the aft section, which is adapted to the motor propeller, maximum use of the diameter of the propeller is achieved. A further improvement in effectiveness can be achieved if the outer skin of the ship, which in a Zuei screw ship surrounds the chatter motor by more than 50 % , is made into a tunnel. This partial tunnel can be closed by a nozzle ring. By eliminating the wave hare and the overhead line and a corresponding design of the aft section, an even flow is achieved. This increases the overall degree of propulsion.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Es zeigenIn the drawing are exemplary embodiments according to the invention shown. Show it
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Hecks einesFig. 1 is a perspective view of the stern of a
Zuciach raubenschiffes,
Fig. 2 Ansicht der in das Heck integrierten Doppelschrauben,Zuciach robbery ship,
Fig. 2 View of the double screws integrated in the stern,
— 3 —- 3 -
HH 83/02HH 83/02
-6--6-
Fig. 3 Heckansicht bei einem Einschraubenschiff,
Fig. k Seitenansicht des Motarpropellers als Radialfeld-Maschine
Fig. 5 Rotor- und Statorausführungen3 shows the rear of a single-screw ship, FIG. K shows a side view of the motor propeller as a radial field machine
Fig. 5 rotor and stator designs
G5 Fig. 6 Seitenansicht des Propellers als Achsialfeld-MaschineG5 Fig. 6 side view of the propeller as an axial field machine
mit Doppelrotor
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des Doppelratars auswith double rotor
7 shows an enlarged representation of the double ratar from
Fig. S und
Fig. Β eine Variante für einen Radialfeld-Doppelrotor.Fig. S and
Fig. Β a variant for a radial field double rotor.
Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daB die beiden Propeller 1 und 2 so in das Hinterschiff 3 eingesetzt sind, daß sie in einer tunnelartigen Ausnehmung k laufen. Die besondere Ausbildung des Hinterschiffes 3 in der Form eines flassenartigen Fortsatzes 5 des Kieles führt zu einer mehr als 50 % Eintunnelung der Propeller 1, 2. Zur vollständigen Umfassung der Propeller kann ein ,Teildüsenring 6 an die Teiltunnel eingefügt werden. Diese konstruktiv einfachere Form des Hinterschiffes 3 führt zu einer vergleichmMßigten Anströmung der Propeller 1, 2 und kann im günstigen Fall zu einer ca. 20 % Steigerung des Gesamtpropulsionsgütegrades führen.From Fig. 1 it can be seen that the two propellers 1 and 2 are inserted into the aft ship 3 that they run in a tunnel-like recess k . The special design of the aft ship 3 in the form of a barrel-like extension 5 of the keel leads to more than 50% tunneling of the propellers 1, 2. To completely surround the propellers, a partial nozzle ring 6 can be inserted into the partial tunnel. This structurally simpler shape of the aft section 3 leads to a more even flow on the propellers 1, 2 and in the best case can lead to an approx. 20 % increase in the overall quality of propulsion.
Aus Fig. 2 ist nach deutlicher zu erkennen, daß die Propeller 1, 2 in das Hinterschiff 3 integriert sind. Die tunnelfSrmigen Ausnehmungen k werden durch die Düsenringe 6 ergänzt, so daß die Statoruicklungen gleichmäßig über den Umfang der Propeller verteilt werden können. Angedeutet sind die zur Halterung der Propellerwellen 7 dienenden Uellenböcke 8, die mit der Schiffshaut fest verbunden sind. Durch diese Ausbildung des Hinter- schiffes wird selbst bei optimalen Propellerdurchmessern der Honstruktionstiefgang des Schiffes nicht überschritten.From FIG. 2 it can be seen more clearly that the propellers 1, 2 are integrated into the aft ship 3. The tunnel-shaped recesses k are supplemented by the nozzle rings 6 so that the stator windings can be evenly distributed over the circumference of the propeller. The Uellenbocks 8 which are used to hold the propeller shafts 7 and which are firmly connected to the ship's skin are indicated. Due to this design of the aft ship, the honing draft of the ship is not exceeded even with optimal propeller diameters.
Die Fig. 3 und h zeigen das Heck eines Einschraubenschiffes. Der Propeller 10 läuft konstruktionsbedingt nur zu etwa 1/3 seines Umfangs in einem in das Hinterschiff 11 integrierten Tunnel 12, während ca. 2/3 von einem Düsenring 13 gebildet werden.FIGS. 3 and h show the rear of a Einschraubenschiffes. Due to its construction, the propeller 10 runs only about 1/3 of its circumference in a tunnel 12 integrated into the aft ship 11, while about 2/3 is formed by a nozzle ring 13.
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Die Lagerung der Propellerwelle 1 ί* und die Aufnahme der Schubkräfte kann im feststehenden Teil 15 eines Halbschuieberuders 16 erfolgen, alternativ auch in einem Steg zur Ruderhacke 17. Radialkräfte können durch Gelenkarme 18 aufgenommen werden.The storage of the propeller shaft 1 ί * and the inclusion of the Thrust forces can be in the fixed part 15 of a half-shift rudder 16, alternatively also in a web to the tiller 17. Radial forces can be achieved by articulated arms 18 be included.
Die Statoruicklung 19 ist, wie in Fig. h angedeutet, über den Tunnel 12 und den Düsenring 13 verteilt angeordnet. Die Erregung des Motors wird durch Permanentmagnete 20 erzeugt, die ebenfalls über den Umfang des Propellers in einer Gurtung 21 verteilt sind. Die Statoruicklung 19 wird zuieckmässig von einem separaten Generator gespeist und mit einer Spannung entsprechend der Bardnetzspannung ausgelegt. Dadurch ist bei Ausfall der Hauptmaschine ein take-home-Betrieb über die Bardnetzgeneratoren und Umrichter möglich.As indicated in FIG. H , the stator winding 19 is arranged distributed over the tunnel 12 and the nozzle ring 13. The excitation of the motor is generated by permanent magnets 20, which are also distributed over the circumference of the propeller in a belt 21. The stator winding 19 is regularly fed by a separate generator and designed with a voltage corresponding to the Bardnetz voltage. This means that if the main machine fails, take-home operation is possible via the card network generators and converters.
Um den Uprteil einer uirbelstromfreien Ablösung des Propellerstrahles hinter dem Propeller-Düsenring 22 zu erhalten, wie Fig. 5a und 5b zeigen, uiird die Schiffsaußenhaut örtlich hinter der Statorwicklung 23, aber vor dem Ende der stromlinienförmig ausgebildeten Propellergurtung 22 enden (Fig.5a).To the advantage of an eddy current-free detachment of the propeller jet behind the propeller nozzle ring 22, as shown in FIGS. 5a and 5b, the outer skin of the ship is localized behind the stator winding 23 but before the end of the streamlined trained propeller belt 22 ends (Fig.5a).
Die Schiffsaußenhaut kann als Abrißkante oder Ablaufuiulst 2k, auch abnehmbar, gestaltet sein (Fig. 5b). Anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird diese Ausführung näher behandelt.The outer skin of the ship can be designed as a tear-off edge or drain flute 2k, also removable (FIG. 5b). This embodiment is dealt with in more detail on the basis of the following description of the figures.
In Fig. 6 ist eine Variante gezeigt, bei der die Flügelenden des Propellers 25 mit einer Ringscheibe 26 verbunden sind. In die einander gegenüberliegenden Ringflächen sind Permanentmagnete 27, 28 über den Umfang verteilt eingelassen. Die Ringscheibe 26 läuft in einer Ringnut 29 des Teiltunnels und des Düsenringes, die entsprechend stärker in der Wandung ausgeführt sind. Der Rotor ist hier nach Art eines Achsialfeld-Doppelrotors ausgeführt. Zu beiden Seiten der Ringnut 29 sind die Statormicklungen 30, 31 angeordnet.6 shows a variant in which the wing ends of the propeller 25 are connected to an annular disk 26 are. Permanent magnets 27, 28, distributed over the circumference, are embedded in the opposing annular surfaces. The annular disk 26 runs in an annular groove 29 of the partial tunnel and the nozzle ring, which is correspondingly stronger in the wall are executed. The rotor is designed here in the manner of an axial field double rotor. On both sides The stator windings 30, 31 are arranged in the annular groove 29.
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-8 --8th -
Die Propellerwelle 32 ist sowohl am festen Teil 33 deg
Ruders als auch mittels Gelenkarmen ~bh an der Schiffsaußenhaut
gelagert, um die Schub- und Querkräfte aufzunehmen. Der
Spalt zwischen Ringscheibe 26 und Ringnut 29 ist geflutet und am Eingang mit einer Grabdichtung 35 versehen, um Fremdkörper
fernzuhalten.The propeller shaft 32 is on both the fixed part 33 deg
Both the rudder and articulated braces are mounted on the ship's outer skin to absorb the thrust and lateral forces. The gap between the annular disk 26 and the annular groove 29 is flooded and provided with a grave seal 35 at the entrance to keep foreign bodies away.
Aus Fig. 7, die den in Fig. 6 kreisförmig umrandeten Teil
vergrößert darstellt, geht hervor, daO die hintere Stator-From FIG. 7, the part outlined in a circle in FIG
shows enlarged, it can be seen that the rear stator
1D wicklung 31 in einem Ringwulst 36 angeordnet ist, der zur1D winding 31 is arranged in an annular bead 36, which for
Herabsetzung des üJasserwiderstandes am Ende 37 stromlinienförmig ausläuft. Um die Wartung und Reparatur des Propellers zu erleichtern, ist der Ringwulst· 36 nach achtern abnehmbar. Die Trennfuge kann dabei in der Mitte des Stegringes 38Reduction of the water resistance at the end 37 streamlined expires. To facilitate maintenance and repair of the propeller, the annular bead 36 can be removed aft. The parting line can be in the middle of the web ring 38
verlaufen. In den Stegring können zur Uasserseite periphere Öffnungen 39 vorgesehen sein, um eine Spülung des gefluteten Ringspaltes sowie eine Kühlung des Motors zu gewährleisten.get lost. Peripheral Openings 39 may be provided in order to ensure that the flooded annular gap is flushed and the motor is cooled.
Schließlich sind in einer weiteren Variante gemäß Fig. 8
Ringscheibe und Ringnut nach Fig. 6 durch zur Propellerachse parallele Ansätze L-förmig ausgebildet, wobei die elektrisch
wirksamen Komponenten in die horizontalen Teile gelegt sind. Mit den Flügelenden des Propellers *tO ist wiederum eine Ringscheibe
*λΛ verbunden, die allerdings einen horizontalen, zur
Propellerachse parallelen Ansatz kZ erhält. Dieser weist
auf einander gegenüberliegenden Flächen und verteilt über
den Umfang Permanentmagnete <+3, kk auf. Die den L-förmigen
Rator, der hier als Radialfeld-Dappelrotor wirkt, aufnehmende
Ringnut k5 im Teiltunnel des Hinterschiffes und im Düsenring
weist in den den Rotarmagneten gegenüberliegenden Flächen
Statorwicklungen k6, kl auf.Finally, in a further variant according to FIG
The annular disk and the annular groove according to FIG. 6 are L-shaped by means of lugs parallel to the propeller axis, the electrically active components being placed in the horizontal parts. With the wing tips of the propeller * tO is connected in turn an annular disc * λΛ, receives but a horizontal, parallel to the propeller axis kZ approach. This one points
on opposite surfaces and spread over
the scope of permanent magnets <+3, kk . The L-shaped ones
The rator, which here acts as a radial field Dappel rotor, has a receiving ring groove k5 in the part of the tunnel of the aft section and in the nozzle ring has stator windings k6, kl in the surfaces opposite the rotar magnets.
Die Flügelenden können dicht an die Innenwand des Tunnels
bzw. Düsenringes herangeführt werden. Die den radialen Teil if 1 des Rotors aufnehmende Ringnut kann dagegen relativ breitThe wing tips can be tight against the inner wall of the tunnel
or nozzle ring are brought up. The annular groove receiving the radial part if 1 of the rotor, on the other hand, can be relatively wide
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ausgeführt werden und erhält am Eingang wiederum eine Grab dichtung UB. are executed and in turn receives a grave seal UB at the entrance.
Die Statorwicklungen kB, kl sind in einem mit dem Hinterschiff beispielsweise über Schraubenbolzen h9 verbundenen Ringwulst 50 gelegt. Dadurch wird Wartung und Reparatur des Propellers kO erleichtert. Auch hier können Öffnungen 51 zur üJasserseite im Ringujulst vorgesehen werden.The stator windings kB, kl are placed in an annular bead 50 connected to the rear section, for example via screw bolts h9. This maintenance and repair of the propeller kO is facilitated. Here, too, openings 51 can be provided to the üJasserseite in the Ringujulst.
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Claims (12)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TELEFUNKEN SYSTEMTECHNIK GMBH, 7900 ULM, DE |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |